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AEwene

Eine zuverlässige Stromversorgung der Zukunft

Projektstatus
Begonnen
Wandel der Netzstrukturen durch die Energiewende und Auswirkungen auf die Versorgungszuverlässigkeit.
Wandel der Netzstrukturen durch die Energiewende und Auswirkungen auf die Versorgungszuverlässigkeit. | Bild: Universität Wuppertal

Die Energiewende sorgt für einen Wandel des deutschen Energieversorgungssystems. Die Auswirkungen: mehr Smart-Grid-Technologien, regenerative Energieerzeugung und dezentrale Speicher. In Zukunft wirkt sich das Lastverhalten der Verbraucher auf die Versorgungssicherheit aus. Auf die Verteilnetze kommen gravierende Veränderungen zu. Es wird neue Aufgaben und veränderte Rahmenbedingungen geben. Dazu gehören zum Beispiel Systemdienstleistungen und die Fähigkeit zur Inselnetzbildung. Das betrifft vor allem ländliche Netze. Hier ist der Verbrauch niedrig und die Einspeisung durch Windkraft-, Biomasse- und Photovoltaik-Anlagen hoch.

Nicht klar ist, wie sich Einflussfaktoren künftig auf die Versorgungszuverlässigkeit auswirken. Die Anzahl potenzieller Fehlerquellen in den Verteilnetzen werden in Zukunft zunehmen. Warum das so ist? Smart-Grid-Technologien sollen helfen, dezentrale Energieerzeuger so zu integrieren, dass der Netzausbau möglichst gering erfolgen soll. Mit der Menge der dafür benötigten Technik steigt die Ausfallwahrscheinlichkeit eines Systems. Weiterhin werden Großkraftwerke durch eine Vielzahl dezentraler Energiewandlungsanlagen ersetzt. Sie müssen dann unter Berücksichtigung lokaler Aspekte der Versorgungssicherheit Systemdienstleistungen bereitstellen. Auf der anderen Seite kann sich die zukünftige Verteilnetzautomatisierung in Verbindung mit dezentralen Energiewandlungsanlagen, steuerbaren Lasten und Speichern positiv auf die Versorgungszuverlässigkeit auswirken. Zum Beispiel wenn zusätzliche Funktionen wie Inselnetzfähigkeit bestimmter Netzabschnitte genutzt werden können.

Systemdienstleistungen aus erneuerbaren Energien

Das Forschungsvorhaben Auswirkungen der Energiewende auf die Versorgungszuverlässigkeit von Verteilungsnetzen (AEwene) hat das Ziel, einen Beitrag zur Ermittlung der zukünftig zu erwartenden Versorgungszuverlässigkeit in deutschen Verteilnetzen zu leisten. Dazu entwickeln Forscher der Universität Wuppertal gemeinsam mit Siemens Zuverlässigkeitsmodelle für dezentrale Einspeisungen aus erneuerbaren Energieträgern. Der Fokus liegt auf Photovoltaikanlagen in Mittel- und Niederspannungsnetzen, Windkraftanlagen und regelbaren Blockheizkraftwerken auf Biomasse- und Biogasbasis. Außerdem berücksichtigen sie Speicher und zukünftige Lastanwendungen. Denn damit lassen sich Systemdienstleitungen erbringen. Ein großer Baustein des Projekts ist es, die Zuverlässigkeit von Smart-Grid-Technologien in unterschiedlichen Spannungsebenen nachzubilden. Dadurch kann das Zusammenwirken von dezentralen Einspeisern, Speichern, Lasten und Smart-Grid-Technologien im zukünftigen Spannungsfeld der Verteilnetze simuliert werden. Um das Verhalten künftiger Komponenten im Netz abzubilden und in Bezug auf ihre Zuverlässigkeit zu berücksichtigen, entwerfen die Ingenieure Modelle für Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen, Biomasseanlagen, Blockheizkraftwerke und Wasserkraftanlagen sowie Speicher und Smart-Grid-Technologien. Dazu analysieren sie das Ausfallverhalten der einzelnen Komponenten der Einspeiseanlage (Wechselrichter, Generator, Rotor, Getriebe, Schutzeinrichtungen etc.), Speicher beziehungsweise Smart-Grid-Technologien und setzen es in Markov-Modellen für die einzelnen Komponenten um. Die Modelle der Einzelkomponenten werden dann zu einem Gesamtmodell der Einspeiseanlagen beziehungsweise Smart-Grid-Technologien kombiniert. 

Mit Hilfe der entwickelten und implementierten Modelle wird es möglich, das Zuverlässigkeitsverhalten zukünftiger Netze zu simulieren und zu quantifizieren, ob sich die Versorgungszuverlässigkeit verbessern oder verschlechtern wird. Weiterhin wird untersucht, inwieweit eine verlässliche Fähigkeit der Verteilungsnetze zur Bereitstellung zukünftig erforderlicher Systemdienstleistungen aus dem Verteilungsnetz besteht. Dazu werden die entwickelten Modelle an zahlreichen repräsentativen, realen Netzen unterschiedlicher Verteilungsnetzbetreibern angewendet und mit konventionellen Methoden der Zuverlässigkeitsberechnung gegenübergestellt. Verteilungsnetzbetreiber werden dadurch in die Lage versetzt, zukünftige, an die Energiewende angepasste Verteilungsnetze mit dem gewünschten Niveau der Versorgungszuverlässigkeit zu planen und zu bauen.

Die Verbundpartner im Forschungsprojekt AEwene

Bergische Universität Wuppertal (BUW):  Modellbildung für dezentrale Energiewandlungsanlagen, Speicher, Smart-Grid-Technologien und zukünftige Lastanwendungen sowie Implementierung, vergleichende innovative Zuverlässigkeitsberechnungen

Siemens Power Technologies International (PTI): Modellbildung und Softwaretest für dezentrale Energiewandlungsanlagen, Speicher, Smart-Grid-Technologien und zukünftige Lastanwendungen, vergleichende konventionelle Zuverlässigkeitsberechnungen

Die Energieversorger und Netzbetreiber EWR GmbH - Energie und Wasser für RemscheidEnergieversorgung Leverkusen GmbH & Co. KG und Netrion GmbH Mannheim sorgen für die Qualitätssicherung und Ergebnisbewertung, Bereitstellung von Netzdaten und Praxisanwendungen.

Projektlaufzeit

11/2015 – 10/2018

Kontakt

Sebastian Harnisch
Verbundkoordinator
Bergische Universität Wuppertal - Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik
Rainer-Gruenter-Str. 21
42119 Wuppertal
+49 202-439-1632

Links

Projektvorstellung der Universität Wuppertal

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.

Basisinformationen

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